楊興杰
一、鈦的基本性質(zhì)和用途
鈦在金屬材料中被稱為“全能金屬”，是繼鐵、鋁之后極具發(fā)展前景的“第三金屬”。鈦位于元素周期表中第IVB族，呈銀白色，硬度大，熔點(diǎn)1,668℃，是一種難熔輕金屬，亦是國(guó)家重要的戰(zhàn)略金屬之一。
鈦具有密度低、強(qiáng)度高、耐高溫低溫性能好、耐腐蝕能力強(qiáng)及成形性能優(yōu)良等突出特性，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船及兵器、生物醫(yī)療、化工冶金、海洋工程、體育休閑等領(lǐng)域，被譽(yù)為“空間金屬”和“戰(zhàn)略金屬”。鈦合金則是以鈦為基加入鋁、錫、釩、鉬、鈮等其他元素，調(diào)整基體相組成和綜合物理化學(xué)性能而形成的合金。由于鈦及鈦合金涉及的熔煉及加工技術(shù)復(fù)雜、技術(shù)含量高，目前世界上僅有美國(guó)、俄羅斯、日本、中國(guó)四個(gè)國(guó)家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。鈦及鈦合金對(duì)一個(gè)國(guó)家的國(guó)防、經(jīng)濟(jì)及科技的發(fā)展極具戰(zhàn)略意義。
圖表：鈦的主要應(yīng)用場(chǎng)景和相關(guān)性質(zhì)
數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)
二、鈦工業(yè)及鈦材行業(yè)
（1）鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈可以分為兩條：一是鈦白粉產(chǎn)業(yè)鏈；二是鈦材產(chǎn)業(yè)鏈。鈦白粉工業(yè)，是從鈦鐵礦和金紅石采選開始，通過(guò)硫酸法和氯化法生成化工中間產(chǎn)品—鈦白粉，下游主要用于涂料、塑料和造紙等行業(yè)。
鈦材工業(yè)，主要包括四個(gè)階段。首先，是以金紅石和鈦鐵礦為主要原料，經(jīng)選礦、富集后得到天然金紅石精礦和鈦鐵精礦，再通過(guò)鎂還原法等提取工藝獲得海綿鈦；其次，以海綿鈦為主要原料，經(jīng)熔鑄等工序得到鈦錠，或添加中間合金熔煉為鈦合金鑄錠；第三，采用鍛造、軋制、擠壓、拉拔等工藝的變形處理、熱處理和機(jī)械加工等生產(chǎn)出不同規(guī)格（形狀）的鈦產(chǎn)品；最后，在部分行業(yè)和工業(yè)品產(chǎn)業(yè)中，可通過(guò)深加工工藝將鈦材制造成鈦及鈦合金零部件或裝備。
圖表：鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
（2）鈦材行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位和作用，與上、下游行業(yè)之間的關(guān)聯(lián)性鈦材行業(yè)位于鈦材產(chǎn)業(yè)鏈中游，起承上啟下的作用，具有不可或缺的地位。鈦材行業(yè)上游主要為海綿鈦等原材料。由于鈦材產(chǎn)品中原材料成本占比較大，因此上游原材料的供應(yīng)量以及價(jià)格變動(dòng)將直接影響鈦材行業(yè)的產(chǎn)量及產(chǎn)品成本。根據(jù)《2022年中國(guó)鈦工業(yè)發(fā)展報(bào)告》，我國(guó)系全球最大的海綿鈦生產(chǎn)國(guó)，2022年海綿鈦產(chǎn)量達(dá)17.50萬(wàn)噸，占全球海綿鈦總產(chǎn)量的62.70%，供應(yīng)充足。
鈦材行業(yè)的下游主要為航空航天、石油化工、海洋能源等行業(yè)。下游行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模直接決定了鈦材行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模，下游行業(yè)的市場(chǎng)需求變動(dòng)也將直接影響本行業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)與銷售。近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)防和軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)、綠色發(fā)展、高端發(fā)展、工業(yè)4.0等國(guó)家政策的穩(wěn)步推進(jìn)，下游市場(chǎng)需求逐步釋放，為我國(guó)鈦材行業(yè)帶來(lái)了進(jìn)一步增長(zhǎng)空間。
（3）鈦材的分類
圖表：鈦材的分類
三、鈦材工業(yè)發(fā)展歷程
鈦?zhàn)鳛榛瘜W(xué)元素于18世紀(jì)末被發(fā)現(xiàn)，但因其性質(zhì)活潑，提取困難，直至20世紀(jì)40年代末于美國(guó)開始工業(yè)化生產(chǎn)。此后，日本、俄羅斯、中國(guó)相繼建立起自身的鈦工業(yè)生產(chǎn)體系。目前美、日、俄在鈦材應(yīng)用領(lǐng)域、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面各具特色。其中，美國(guó)鈦材主要應(yīng)用于航空領(lǐng)域；日本則集中于換熱器、電解、化工等民用領(lǐng)域；俄羅斯主要應(yīng)用于航空和艦船領(lǐng)域。
我國(guó)鈦材工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代中期，發(fā)展至今可分為三個(gè)階段：
（1）初步產(chǎn)業(yè)化階段（1956-1978年）：作為“一五”計(jì)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，北京航空材料研究院于1956年成立，并于次年成立了我國(guó)第一個(gè)鈦合金實(shí)驗(yàn)室，成功試制鈦合金；1976年，寶雞有色金屬加工廠（現(xiàn)寶鈦集團(tuán)）完成初步建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)鈦材產(chǎn)業(yè)化的開始。截至1978年，我國(guó)鈦材產(chǎn)量約為504.92噸。
（2）快速發(fā)展階段（1979年-2012年）：自改革開放以來(lái)，得益于我國(guó)化工、冶金等行業(yè)發(fā)展，我國(guó)鈦材市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)。其中，我國(guó)鈦材產(chǎn)量由2000年的2,233.00噸增長(zhǎng)至2012年的5.16萬(wàn)噸，規(guī)模大幅提升。但整體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍以中低端化工、冶金等為主，該類中低端需求帶動(dòng)鈦材產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，使得我國(guó)鈦材行業(yè)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過(guò)剩問(wèn)題凸顯，我國(guó)鈦材行業(yè)結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化。
（3）發(fā)展調(diào)整階段（2013年至今）：隨著我國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，提高產(chǎn)品附加值、減少污染排放等政策的落實(shí)，化工、冶金等傳統(tǒng)工業(yè)中的中低端鈦材需求下降，鈦材行業(yè)逐步進(jìn)入調(diào)整期，2013年我國(guó)鈦材產(chǎn)量約為4.45萬(wàn)噸，同比下降13.78%。經(jīng)過(guò)幾年的市場(chǎng)消化和吸收，以及鈦材行業(yè)技術(shù)突破，應(yīng)用領(lǐng)域拓展，行業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整成效初顯。目前，我國(guó)鈦材行業(yè)結(jié)構(gòu)正逐步從過(guò)去的中低端領(lǐng)域向航空航天、艦船和高端化工等中高端領(lǐng)域邁進(jìn)。
圖表：2000-2022年我國(guó)鈦材產(chǎn)量情況
數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鈦鋯鉿分會(huì)
過(guò)去我國(guó)鈦合金行業(yè)需求以中低端化工、冶金為主，相關(guān)中低端產(chǎn)能的快速擴(kuò)張使得整體行業(yè)存在明顯結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題。近年來(lái)，隨著我國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高產(chǎn)品附加值、減少污染排放等政策的落實(shí)，同時(shí)在我國(guó)“大飛機(jī)計(jì)劃”“空間站計(jì)劃”“艦船建造計(jì)劃”等計(jì)劃牽引下，中高端鈦材需求呈逐年快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。根據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鈦鋯鉿分會(huì)發(fā)布的《2022年中國(guó)鈦工業(yè)發(fā)展報(bào)告》，2022年，我國(guó)航空航天、艦船領(lǐng)域的鈦材需求總量增加了1.18萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)45.26%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)加速。目前我國(guó)鈦合金行業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整初見成效，未來(lái)將在產(chǎn)業(yè)政策的支持下，進(jìn)一步向航空航天、艦船等中高端領(lǐng)域邁進(jìn)。
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